本系統(tǒng)提供了一種基于3G的無人值守泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的方法。利用3G無線通訊技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的完美結(jié)合,有效的解決了鋪設(shè)專用電纜或GPRS無線通訊無法進(jìn)行視頻傳輸、對(duì)控制器程序級(jí)的控制(遠(yuǎn)程的程序上下載,在線診斷等)、泵站維護(hù)人員短缺和運(yùn)行成本高等問題。
實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的方法是:
涉及泵站設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心之間的通訊,包括:
使用3G無線通訊,將泵站設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)通過Ethernet接口傳入B遠(yuǎn)程安全通訊模塊到傳入3G通訊模塊后傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心,該遠(yuǎn)程安全通訊模塊在3G網(wǎng)絡(luò)上建立專用通道;攝像頭、PLC和多功能面板HMI之間則通過以太網(wǎng)Profinet實(shí)時(shí)通訊。
使用PLC成熟的工業(yè)現(xiàn)場控制,穩(wěn)定性,安全性高的特點(diǎn),對(duì)泵站的泵組、水閘、各種閥門、電氣系統(tǒng)等進(jìn)行現(xiàn)場級(jí)控制。對(duì)Profibus DP接口的設(shè)備(如PLC從站和變頻器),通過西門子工業(yè)現(xiàn)場總線Profibus實(shí)時(shí)通訊,對(duì)需數(shù)字量或模擬量I/O監(jiān)控的設(shè)備(如液位計(jì)、流量計(jì)、電流互感器和電壓互感器),直接通過I/O接口實(shí)時(shí)通訊。
使用PLC對(duì)水位數(shù)據(jù)采集監(jiān)控,過程如下:用流量計(jì)采集相應(yīng)進(jìn)水流量和排水流量,通過PLC的模擬量輸入模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)?/SPAN>PLC中, PLC根據(jù)采集來的流量得出流量差,與液位計(jì)測(cè)得的集水池液位進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果,按PLC中設(shè)定順序啟動(dòng)或停止電機(jī)。
使用PLC對(duì)電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控,過程如下:用電流互感器和電壓互感器采集電機(jī)的電流和電壓數(shù)據(jù),通過PLC模擬量輸入模塊傳輸?shù)?/SPAN>PLC中,PLC對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并傳輸?shù)焦芾碛?jì)算機(jī)中,當(dāng)電機(jī)過壓或過流或欠壓或欠流時(shí),PLC及時(shí)地關(guān)閉電機(jī),并將故障信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦芾碛?jì)算機(jī),發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
PLC對(duì)上述兩種狀態(tài)的監(jiān)控,確保泵站集水池中的水位,位于最低水位和最高水位之間。以防止水位過低,造成抽水管干抽,電機(jī)空載運(yùn)行,使得電機(jī)電流過大,燒毀電機(jī);并防止水位過高,進(jìn)水流速高于出水流速時(shí)水溢出,造成事故。
本系統(tǒng)在安裝于管理計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中的組態(tài)軟件中,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)表,提供了數(shù)據(jù)查詢功能。在管理計(jì)算機(jī)中進(jìn)行用戶權(quán)限的分配,對(duì)不同的工程師分配不同的用戶名和密碼。
本系統(tǒng)還將監(jiān)控故障等級(jí)還由高到低分為了A、B、C三個(gè)等級(jí),在組態(tài)軟件的畫面上呈現(xiàn)紅、橙、藍(lán)對(duì)應(yīng)顏色;監(jiān)控故障出現(xiàn)時(shí),PLC將實(shí)時(shí)將故障信號(hào)發(fā)送到管理計(jì)算機(jī)上,通過組態(tài)畫面,發(fā)出對(duì)應(yīng)警報(bào)信號(hào),A級(jí)為紅色燈亮,并發(fā)出蜂鳴聲,B級(jí)為橙色燈亮,并發(fā)出蜂鳴聲,C級(jí)為藍(lán)色燈亮,維護(hù)工程師根據(jù)接收到的故障報(bào)警等級(jí)對(duì)故障進(jìn)行分類處理。
上述各等級(jí)處理規(guī)定的情況如下:
A級(jí)故障,接到故障報(bào)警后,遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心的工程師15分鐘內(nèi)通知就近維護(hù)工程師,要求維護(hù)工程師1小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場,并在2小時(shí)內(nèi)解決問題。如2小時(shí)不能解決需及時(shí)上報(bào)領(lǐng)導(dǎo),暫停使用本泵站設(shè)備,等待更高級(jí)的處理,并事后出緊急故障處理報(bào)告。此類故障主要是泵站供電電源故障,現(xiàn)場控制器PLC發(fā)生故障,多臺(tái)電機(jī)停止工作無法滿足泵站出水故障,3G無線監(jiān)控通訊系統(tǒng)故障,水位計(jì)停止工作或流量計(jì)停止工作故障。
B級(jí)故障,接到故障報(bào)警后,遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心的工程師15分鐘內(nèi)通過3G遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行在線診斷,診斷出結(jié)果及時(shí)通知就近維護(hù)工程師進(jìn)行及時(shí)維護(hù)和倉庫進(jìn)行元器件準(zhǔn)備。要求倉庫1小時(shí)內(nèi)對(duì)元器件準(zhǔn)備完畢,技師3小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場,并在10小時(shí)內(nèi)解決問題。如10小時(shí)內(nèi)無法解決問題,需及時(shí)上報(bào)領(lǐng)導(dǎo),暫停泵站設(shè)備部分使用,等待更高級(jí)的處理,并事后出緊急故障處理報(bào)告。其主要故障有部分電機(jī)停止工作但能滿足泵站的使用,備用電源故障,某電機(jī)多次出現(xiàn)過壓、欠壓、過載等故障。
C級(jí)故障,是不影響泵站安全運(yùn)行的故障。遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心的工程師需及時(shí)對(duì)故障部分進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè),并通知相關(guān)人員,在一周內(nèi)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行維修。
上述各等級(jí)涉及遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心的工程師實(shí)施監(jiān)控的具體操作如下:
A級(jí)故障:關(guān)閉聲音報(bào)警,通知維護(hù)工程師趕赴現(xiàn)場故障點(diǎn),其中泵站設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心的通訊故障,則先檢查遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心通訊系統(tǒng),并確定故障點(diǎn)。
B級(jí)故障:關(guān)閉聲音報(bào)警,并按一下步驟操作:
1) 接收到報(bào)警故障后,在組態(tài)軟件中調(diào)閱泵站設(shè)備工作的相關(guān)信息;
2) 在管理計(jì)算機(jī)上,打開SY-RCS軟件,輸入發(fā)生故障的泵站控制PLC的IP地址,并輸入用戶名和密碼,點(diǎn)擊建立連接;
3) 與PLC連接后,打開西門子編程軟件Step 7,將程序上載到管理計(jì)算機(jī);
4) 通過Step 7軟件,對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備所對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行在線診斷;
5) 查看現(xiàn)場的視頻信號(hào),將故障區(qū)域的視頻畫面與在線程序診斷的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,判斷故障所在;
6) 鎖定故障元件;
7) 通知最近的現(xiàn)場服務(wù)人員,并將故障信息發(fā)送給相關(guān)部門(技術(shù)部,采購部,倉庫);
8) 填寫故障診斷表,將所診斷出的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)備份;
9) 完成診斷。
C級(jí)故障,按一下步驟操作:
1) 接收到報(bào)警故障后,在管理計(jì)算機(jī)上,打開SY-RCS軟件,輸入發(fā)生故障的泵站控制PLC的IP地址,并輸入用戶名和密碼,點(diǎn)擊建立連接;
2) 與PLC連接后,打開西門子編程軟件Step 7,將程序上載到管理計(jì)算機(jī);
3) 通過Step 7軟件,對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備所對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行在線診斷;
4) 查看現(xiàn)場的視頻信號(hào),將故障區(qū)域的視頻畫面與在線程序診斷的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,判斷故障所在;
5) 鎖定故障元件;
6) 通知最近的現(xiàn)場服務(wù)人員,并將故障信息發(fā)送給相關(guān)部門(技術(shù)部,采購部,倉庫);
7) 填寫故障診斷表,將所診斷出的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)備份;
8) 完成診斷。
四、 預(yù)期效益
通過賽遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程安全通訊系統(tǒng)搭建的泵站無人值守綜合監(jiān)控系統(tǒng),其關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中大型泵站的“無人值守,少人看管”的全自動(dòng)化控制管理,為泵站減員增效提供了條件,利用優(yōu)化調(diào)度在線運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、增效,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
利用“3G”移動(dòng)通信技術(shù),與傳統(tǒng)的GPRS無線通訊技術(shù)相比,使用的帶寬更寬,頻率更高,使得數(shù)據(jù)傳輸速度快,流量大,滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域其要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性,視頻信號(hào)的大數(shù)據(jù)量的傳輸?shù)纫蟆?/SPAN>
通過此通道可對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,程序的上下載,將徹底的改變現(xiàn)有通訊系統(tǒng)只能進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)讀取,不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線診斷的弊病,將更加有效的提高維護(hù)人員的反應(yīng)速度。專業(yè)的維護(hù)人員只需要在中控室就能對(duì)遠(yuǎn)程泵站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線維護(hù),減少了維護(hù)流程,縮短了維護(hù)耗時(shí),降低了設(shè)備因故障而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和安全問題。無人值守泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),有效降低了運(yùn)行管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,每年節(jié)省大量的人力物力。
利用PLC對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算,得出泵站各臺(tái)電機(jī)的耗電量,各泵站的工作情況,及時(shí)的給工程師發(fā)出維護(hù)預(yù)報(bào),讓工程師能及時(shí)的進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)維護(hù),使泵站始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控后,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,方便了領(lǐng)導(dǎo)查詢,為樞紐的運(yùn)行管理與調(diào)度決策提供了方便,保證了調(diào)度的實(shí)時(shí)性,促進(jìn)了管理水平的提高。